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Méthodes de cryptanalyse pour les schémas de chiffrement symétriques

Présentée par Blandine DEBRAIZE Discipline : INFORMATIQUE Spécialité : CRYPTOLOGIE

Résumé :

Les algorithmes de chiffrement symétrique ont pour but de garantir la confidentialité des données. Dans cette thèse nous étudions la sécurité de certains de ces algorithmes suivant deux points de vue: les méthodes algébriques et les attaques dites guess-and-determine, en les combinant éventuellement. Dans une première partie nous rappelons certaines notions utiles sur le chiffrement symétrique et les bases de Gröbner. La deuxième partie est dédiée à des analyses et propositions d'algorithmes de résolution de systèmes polynomiaux pouvant permettre d'aborder la cryptanalyse algébrique sous un angle pratique, en faisant des simulations sur PC. Dans une troisième partie, nous nous servons de ces algorithmes pour montrer que l'utilisation de plusieurs couples clair-chiffré dans la cryptanalyse algébrique du chiffrement par bloc conduit à des améliorations de complexité non négligeables. Nous proposons également des contributions théoriques sur l'immunité algébrique de certaines boîtes-S. La quatrième et dernière partie concerne le chiffrement par flot. Tout d'abord nous testons et développons de précédentes analyses sur le système normalisé Snow 2.0. Dans ce but nous étudions l'immunité algébrique de l'opération d'addition modulaire. Enfin, nous analysons de manière détaillée la sécurité des opérateurs de décimation : nous proposons des cryptanalyses du Self-Shrinking Generator, du Bit-Search Generator, ainsi que des composants optimaux comme l'ABSG. 

 Cryptanalytic methods for symmetric encryption schemes Abstract :   Symmetric ciphers are designed to protect the confidentiality of data. To study the security of these ciphers, we will adopt two points of view in this thesis, which we combine in some cases: algebraic methods and guess-and-determine attacks. In a first part, we recall some useful notions about symmetric ciphers and Gröbner bases. In a second part we propose and analyse algorithms allowing to perform practical simulations of algebraic attacks on a PC. The third part is dedicated to algebraic cryptanalysis of block ciphers. We use the practical algorithms of Part 2 on toy ciphers to show that the use of several plaintext-ciphertext pairs can lead to significant improvements in the complexity of algebraic attacks. We also propose a theoretical contribution about the algebraic immunity of certain types of S-boxes. Finally in a fourth part, we analyse the security of some stream ciphers. We first test and develop a previous analysis on the standardized Snow 2.0. To reach this goal, we study the algebraic immunity of the modular addition. Secondly we go further into the knowledge about decimation operators, by proposing new cryptanalyses on the Self-Shrinking Generator, the Bit-Search Generator and the optimal components like the ABSG.

Informations complémentaires

Anne CANTEAUT, Directeur de recherche à l'INRIA Rocquencourt - Rapporteur Henri GILBERT, Docteur Ingénieur Expert et responsable des recherches en cryptographie   France Télécom Division R&D à Issy les Moulineaux - Rapporteur Louis GOUBIN, Professeur à l'Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines -Directeur de Thèse Jean-Marc COUVEIGNES, Professeur des Universités à l'Université de Toulouse II - Examinateur Jean-Charles FAUGERE, Directeur de recherche à l'INRIA Paris- Examinateur Willi MEIER, Professeur des Universités à « l'Institut für Aerosol und Sensortechnik » Suisse - Examinateur Nicolas COURTOIS, Professeur des Universités à «l'University College London » Grande Bretagne - Examinateur

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